GNSS线极化天线干涉信号反演土壤湿度算法测试

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-IR)测量土壤湿度已成为热门的研究课题。搭载低成本线性极化天线的智能手机可以方便快捷采集干涉信号信噪比(SNR)。分别仿真垂直和水平线性极化天线采集的GNSS干涉信号,给出2种极化方式下干涉信号SNR波形和反射率随卫星高度角变化的结果。对于垂直极化分量,电磁波会在入射角65°~85°左右时发生全透射,导致干涉信号振荡效果消失,而水平极化不存在该现象。同时,分别仿真右旋圆极化(RHCP)直射和左旋圆极化(LHCP)反射天线采集的GNSS信号,并计算直反射信号的幅值比。在仿真基础上分别利用不同极化天线进行实验,结果表明:采用线性极化天线采集的GNSS干涉信号振荡效果几乎不受卫星高度角的限制,可以为土壤湿度反演提供更多的有效数据,并且反演得到的土壤湿度与同位数据具有良好的一致性,两者的相关性达到0.95。使用搭载圆极化天线的双通道接收机采集北斗系统卫星数据进行对比,相关性达到0.91。对于不同的设备,智能手机采集的GNSS数据占用空间相对比于双通道接收机降低1%,且反演结果相关性接近,由于干涉信号提取直反射信号需要一定的振荡周期,故反演结果的时间分辨率要低于双通道接收机。

基于高度角随机模型的GNSS外辐射源雷达定位算法

针对GNSS外辐射源雷达定位时不同卫星对定位的误差贡献不同的问题,提出基于高度角随机模型的定位算法,理论分析目标位置估计量的克拉美罗界和统计特性,并计算卫星位置误差和地面站位置误差对定位误差的影响。仿真结果表明:所提出算法对不同GNSS卫星的直射、反射路径的伪距差测量值误差进行了合理分配,定位性能达到了克拉美罗界,且不会因为选星方案的改变而大幅恶化。对地面站位置误差和卫星位置误差的分析表明:地面站位置的标准差小于10 cm、卫星位置的标准差小于1 km时对定位总误差的贡献可以忽略不计。

通过诱导载流子的V坑传输提升GaN基绿光LED的空穴注入效率

为了提升GaN基多量子阱LED的空穴注入效率,设计了具有不同最后势垒层结构的GaN基多量子阱外延结构,并将其制备为绿光mini-LED发光芯片,利用低温电致发光光谱、电流电压特性测试对其载流子传输机制进行了研究。结果表明,在采用AlGaN或GaN/AlN最后势垒层的样品中,有更多载流子可以传输到深层量子阱,空穴注入效率获得提升。本文对这一现象中的载流子运输机制以及V坑缺陷在其中所起的作用进行了研究,发现这种提升主要来自空穴V坑注入比例的增大。实验还发现,过大的V坑注入比例也会造成非辐射复合率上升,从而抑制了AlGaN最后势垒层样品的电光转换效率。

气凝胶保温毡用环保型防尘胶的研制

气凝胶保温材料在施工过程中会发生气凝胶粉尘和纤维的逸出,不仅对施工人员的健康带来危害,还会污染环境,甚至引起粉尘爆炸,威胁安全生产。为此本工作针对其实际应用,通过以耐高温有机硅树脂为基体,并选用合适的添加剂与填料改善其粉尘现象,制备了一种气凝胶专用的环保型防尘胶。经导热系数测试、涂层耐高温性能、疏水性能、阻燃性能以及防尘性能等测试证实,所得的气凝胶专用的环保型防尘胶具有良好的防尘效果,在保持低导热系数情况下,疏水角保持在134°,阻燃性能优异,并且在300℃下可长期使用。

利用GNSS信号地表穿透特性反演土壤湿度的思考

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-interferometric reflectometry,GNSS-IR)进行土壤地表湿度反演具有无需信号源、探测区域宽广等特点,受到了国内外研究机构的广泛关注.为解决传统GNSS穿透模型结构复杂的问题,根据几何构型给出了GNSS-IR计算天线相位中心与地表实际反射面垂直距离的方法,通过仿真不同土壤湿度下的高度测量偏差,建立了与GNSS信号理论穿透土壤深度的线性关系,以及与土壤湿度的反比例关系.考虑到卫星高度角的变化对高度反演的影响,采用修正的测高模型,并利用Lomb-Scargle谱分析的方法计算了高度测量偏差.为减少地表植被对反演天线相位中心距离地表实际反射面垂直距离的影响,利用归一化植被指数对高度测量偏差进行了修正,同时建立了GNSS信号高度测量偏差与土壤湿度的一阶反比例模型,最后对该模型进行了验证.结果表明,对于长时间大尺度变化土壤湿度的场景,利用GNSS信号地表穿透特性进行土壤湿度反演有着很好的效果.

GNSS反射信号陆面遥感应用综述

全球卫星导航系统(GNSS)发展至今已有半个多世纪,不仅可以为用户提供导航、定位和授时(PNT)服务,还可用于地球遥感,其应用超乎想象.本文基于GNSS反射信号(GNSS-R)的应用,系统介绍了GNSS-R的基本概念和信号特征,重点针对陆面遥感应用进行了综述,并就未来可能的发展方向做出分析,可为GNSS-R的应用提供一个重要的参考.

科技创新支撑黄河流域生态经济的机制及路径研究

科技创新对经济发展和生态保护具有一定的支撑能力,是实现黄河国家战略的重要抓手。基于黄河流域2010—2019年79个地级市的面板数据,首先构建了生态经济发展指数;然后主要通过动态面板模型,探究了科技创新对生态经济的影响作用及地区异质性;随后探讨了产业结构和绿色技术创新的中介作用以及环境规制的调节效应。研究结果表明:科技创新显著促进黄河流域生态经济的发展,且呈现出由下游地区、中游地区到上游地区逐级递减的态势,上游地区科技创新对于生态经济的正向影响并不显著。机制研究分析表明,科技创新能够通过产业结构升级以及绿色技术创新来间接推动黄河流域生态经济的发展。环境规制能够发挥一定的调节作用,其能够倒逼企业转型升级、降低污染,从而增强科技创新对黄河流域生态经济发展的促进作用。

GNSS外辐射源雷达低慢小目标探测概率

尽管全球导航卫星系统(GNSS)外辐射源雷达具有信号源广泛、覆盖率高、容易进行时间同步等特点,受到了国内外研究机构的广泛关注,但由于卫星位置变化和单颗卫星的目标探测性能有限,难以满足实际探测需求。根据几何构型给出GNSS外辐射源雷达双基地角计算方式,仿真研究双基地角与目标雷达散射截面积(RCS)的关系,分析探测时间与目标最大探测距离的关系,得到目标探测概率的理论表达式,并据此评估基于GPS L5信号的外辐射源雷达在单星、多源融合及前后向协同探测模式的目标探测概率。仿真结果表明:单星前向和后向探测模式的有效探测时间覆盖率不足1%,采用前后向协同及多源融合的探测方式,可有效提升GNSS外辐射源雷达的目标探测性能至25%;通过采用连续扫描检测的方式实时改变接收天线的照射方向进行目标探测,在前后向协同的多源融合探测模式下,有效探测时间覆盖率达到98.96%,基本满足全天时有效探测需求。

直反信号协同的GNSS-R BSAR距离多普勒成像算法

针对目前基于全球导航卫星系统反射信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-R BSAR)在一站固定模式下的大斜视,斜距历程复杂,回波信号方位空变导致回波信号难以处理的问题,提出改进的距离多普勒成像新算法。所提算法采用GNSS信号作为辐射源,根据一站固定模式下GNSS-R BSAR合成孔径时间长的特点,引入高阶等效斜视距离模型,得到导航卫星与目标斜距相对时间变化的精确描述。先通过直射信号与回波信号时域对消进行距离徙动校正,实现全场景目标距离徙动的精确校正;再通过方位向分块混合相关处理来克服回波信号方位向的移变性质,实现全场景高效精确成像。所提算法的成像效率优于传统后向投影时域(BP)算法,成像精度与BP算法相当,且可根据需要通过调整方位分块的宽度来提升聚焦效果。最后,用GPS-L5信号进行仿真和实验,仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和高效性。

岸基多星多参数北斗GEO反射信号海面风速反演

开展北斗GEO卫星B3I信号岸基近岸海域海面风速反演研究.在GNSS反射信号相干时间和归一化时延波形面积两个观测量的基础上,本文提出了主成分分析和线性无偏最小方差的多星多参数海面风速反演方法.为了验证北斗GEO卫星B3I信号反演海面风速以及所提方法的有效性,在山东东营青东五验潮站开展了外场试验.试验结果表明反射信号的相干时间能够提供比波形面积更好的反演性能;多星多参数的反演结果比单星单参数的更好;线性无偏最小方差能够提供精度为1.15 m/s的最佳反演结果.

北斗反射信号海风海浪反演系统与试验

该文设计并实现了一种小型低功耗的北斗反射信号海风海浪反演系统,针对反演精度受卫星高度角影响较大的问题,提出高度角正弦值幂指数修正方法,且为降低风速突变对风速反演的影响,对风速反演模型进行了延时修正,有效提高了有效波高和风速的反演精度。为了进一步提高反演精度,提出多星联合观测和单边滤波的方法。北斗反射信号海风海浪探测试验结果表明:设计和实现的反演系统具备长期稳定运行和观测的性能;提出的反演模型和精度提升方法可以有效提高反演精度,有效波高和风速反演精度分别可达0.14 m和1.28 m/s,相比于Soulat等人提出的反演模型,分别提高了0.13 m和0.78 m/s。

电针联合补阳还五汤对颈椎间盘退变大鼠颈椎软骨终板血管芽的影响及其作用机制分析

目的 探讨电针联合补阳还五汤对颈椎间盘退变大鼠颈椎软骨终板血管芽的影响并分析其作用机制。方法 选取60只8~12周龄SD雄性大鼠随机分为假手术组、模型组、电针组、补阳还五汤组(中药组)、电针联合补阳还五汤组(联合组),每组12只,建立颈椎间盘退变大鼠模型,24 h后假手术组及模型组不采取任何治疗措施,电针组采用电针治疗,中药组给与补阳还五汤治疗,联合组采取电针联合补阳还五汤治疗。21 d后,比较各组大鼠X线评分、血管芽数目、软骨终板钙化层厚度及血管内皮生长因子(VEGF)、白细胞介素-1β(IL-1β)表达水平。结果 各组大鼠X线评分差异具有统计学意义(P<0.05),两两比较发现,其余4组均高于假手术组,电针组、中药组、联合组低于模型组,联合组低于电针组、中药组(P<0.05)。各组大鼠间软骨终板交界面血管芽数目、软骨终板钙化层及非钙化层厚度差异均具有统计学意义(P<0.05),其余4组血管芽数目、非钙化层厚度均低于假手术组,电针组、中药组、联合组高于模型组,联合组高于电针组、中药组(P<0.05);其余4组钙化层厚度均高于假手术组,电针组、中药组、联合组低于模型组,联合组低于电针组、中药组(P<0.05)。各组大鼠间软骨终板中VEGF、IL-1β表达水平差异均具有统计学意义(P<0.05),其余4组VEGF、IL-1β表达水平均高于假手术组,电针组、中药组、联合组低于模型组,联合组低于电针组、中药组(P<0.05)。结论 电针联合补阳还五汤可能通过下调软骨终板中VEGF、IL-1β表达水平,增加软骨终板内血管芽数目、降低钙化层厚度,发挥延缓颈椎间盘退变的作用。

GNSS反射信号海洋遥感应用现状分析

介绍了全球范围内开展全球导航卫星系统(GNSS)反射信号学术研讨的情况,梳理了国内外在GNSS反射信号海洋遥感中的应用,就海面风场、海面高度和有效波高,以及海面溢油和海冰探测进行较为全面的描述,分析了各个应用所达到的技术状态,介绍了世界各国或者研究机构的卫星探测计划,对于未来的趋势和关键技术做了初步的探讨。

星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析

针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及天线波束对星载GNSS反射信号时-空性能的影响。结果表明:单颗卫星无法满足全球探测的任务需求,当轨道高度为1300 km,倾角为98.7°,天线波束为40°时,平均覆盖次数、平均覆盖面积百分比和平均回访时间分别为1.6,36.5%和8 h;通过单一轨道的卫星组网可有效提高星载GNSS反射信号的时-空性能,当卫星数目为4,高度为635 km,倾角为98.7°,波束宽度为40°时,星载GNSS反射信号的时-空性能指标高于单颗ASCAT卫星24 h覆盖地球65%的指标;当卫星数目增加至8颗时,星载GNSS反射信号可在平均4.5 h内观测地球88.9%的区域。

星载GNSS海洋反射信号建模与仿真

星载GNSS反射信号建模与仿真对GNSS反射信号正逆问题的研究及接收机算法和性能的评估非常重要。从几何、信号和信息的角度建立了星载GNSS反射信号分层建模方法。详细论述了星载GNSS反射信号的双基几何关系,建立了海风、涌浪和降雨驱动的线性组合海浪谱,并基于此计算了GNSS反射信号双基散射系数,基于各散射单元独立散射的假设推导了反射信号模型,通过仿真产生了星载GNSS反射信号及时延-多普勒相关功率,并与UK TDS-1卫星实测相关功率进行了对比分析。结果显示,通过先产生反射信号后处理得到的相关功率和直接端对端产生的相关功率与UK TDS-1卫星实测的相关功率的余弦相似度分别为0.97和0.94,所提架构和方法可正确对星载GNSS反射信号进行建模和仿真。同时,通过所建平台分析了涌浪和降雨形成的海浪谱对星载GNSS反射信号的影响。结果发现,涌浪主要影响低风速探测而对高风速无影响,降雨对星载GNSS反射信号无明显影响。

基于相关功率修正的地基GNSS-R土壤湿度反演

利用全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R)进行土壤湿度反演过程中,实际接收天线方向性会造成GNSS直反信号相关功率测量偏差。针对地基观测场景下天线方向性造成的相关功率的类余弦振荡问题,提出了基于多项式拟合的信号相关功率修正方法。为了验证所提方法的有效性,开展了地基GNSS-R土壤湿度观测实验,结果表明:基于多项式拟合的相关功率修正可以消除信号相关功率的类余弦振荡,提升GNSS-R土壤湿度反演中的观测数据有效性和反演结果准确性。

利用GNSS-R信号进行交通车流检测

为了有效检测交通状况,提出了一种使用GNSS-R(导航卫星反射)信号进行车流检测的方法。该方法利用两种天线分别接收导航卫星直射信号和反射信号,使用通用接收机进行信号采集后,在软件接收机中进行信号处理解算,获得直射通道和反射通道的相关功率,以及卫星的高度角。然后使用反演介电常数的方法对车辆进行探测,获得交通车流状况。通过试验验证,该方法能够有效地对探测区域内的车辆进行检测,证明了使用GNSS-R进行交通车流检测的可行性。

地基GNSS-R功率测量应用中的天线方向性影响分析

全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)地基功率测量应用中,信号接收天线对于背向同极化和各向交叉极化信号的抑制并不理想.为了分析天线方向性对于目标信号相关功率测量的影响,以右旋圆极化(right hand circular polarized,RHCP)直射信号接收天线和左旋圆极化(left hand circular polarized,LHCP)反射信号接收天线为例,建立了实际天线接收信号的相关功率模型,确定了实际信号相关功率的概率分布以及数字特征,在仿真信号相关功率的数字特征的基础上计算了相关功率的相对偏差和离散系数并进行了分析.结果表明:天线方向性的不理想会造成目标信号相关功率测量误差,RHCP天线方向性仅在低卫星高度角范围内对直射目标信号相关功率测量有较大影响,而LHCP天线方向性在整个卫星高度角变化范围内都对反射目标信号相关功率测量有显著影响.

BDS MEOSAR接收机的设计与实现

为了改进我国中轨道卫星搜救信号的接收设备不足的现状,以及进一步满足地面系统工程建设的测试验证需求,设计出北斗卫星导航系统(BDS)中轨道卫星搜救信号接收机,通过数据采集模块、信号检测模块、载波同步模块以及霍拉里斯(BCH)译码模块等共同实现搜救信号的接收处理。实验结果表明,该接收机可成功检测到中轨道卫星搜救信号,完成捕获跟踪并解调出有效信息实现定位。

单频RTK动态精度检测法及实验验证

单频RTK技术在高精度测绘、无人驾驶等领域有着广泛应用,针对单频RTK的动态定位精度量化问题,提出了一种易于操作、适用地域广、不需要额外辅助设备的单频RTK动态精度检测法。首先,在地面建立基准直线;然后,沿基准直线以走停模式测量RTK静态、动态组合数据,将静态数据利用整体最小二乘法拟合得到检核直线,并以此为参考评定动态定位精度;最后,进行可靠性检验。精度评定时,以动态点到检核直线的平均偏离作为动态精度指标,采用间距误差作为检验所提方法可靠性的指标。实验结果表明,所提方法具有较高的可靠性,可以准确量化单频RTK约2~5 cm的动态定位精度。